铀矿勘查中地表探矿工程成果信息化研究与实践——放射性测量数据自动化成图

邱日平，沈川，滕润球，肖磉，严家斌

（1.核工业二三〇研究所，湖南 长沙 410007；2.中南大学地球科学与信息物理学院，湖南 长沙 410083）

铀矿勘查中，地表探矿工程物探原始编录是指采用适当的手段和仪器设备进行现场测量、记录来揭示其矿化现象，为勘查和研究提供基础资料［1］。其矿化成果信息主要通过放射性测量成果图件展示，因此，放射性成果图件的绘制为物探编录的重要工作之一，其图件要求真实、准确、规范，其质量的优劣会影响探矿工程编录的成败［2］。一套规范的成果图件可以真实、准确地反映矿化信息，为进一步的研究工作提供有效的参考［3］。

按相关规范要求，图件应满足表示方法合理，层次清楚，直观清晰，图式、标注齐全，读图方便，并且要方便永久性存档的要求［4］。目前，地表探矿工程放射性成果图件普遍通过手工素描来完成，存在的问题有：在工程工作量大、地形条件差、矿化复杂的情况下，耗时较长、精度较低；在归档的资料中，发现部分铅笔素描图的标注信息有丢失现象，不易长久保存［5］。

为改善以上问题，笔者提出了自动化成图的思想，旨在形成地表探矿工程电子化图件。通过对地表探矿工程放射性编录工作的分析研究，设计出一辅助软件对放射性测量数据进行数据处理，将多参数坐标信息转换为标准坐标格式，达到支持Surfer 软件网格化和Mapgis 软件输出成果图件的目的，最终实现自动化成图。进而取代手工素描绘图和Mapgis 软件图件矢量化等一系列耗时的步骤，为放射性成果图件的绘制工作带来极大便利，进一步提升了成果图件的规范性、美观性，提高了物探编录工作的效率［6］。

1 辅助软件的开发

1.1 功能需求分析

对地表探矿工程放射性测量数据进行收集、整理，通过需求分析确定辅助软件的总体功能概貌，进行系统软件功能设计［7］，采用计算机VB 语言进行程序编写，形成软件可视化操作界面，对放射性测量数据进行数据处理。

辅助软件基于Visaual Basic 6.0 语言进行开发，对地表工程放射性测量数据（测点信息包含导线号、导线长度、坡度角、基线位置和基线距离等信息）进行处理，程序流程如图1 所示，主要包含：①数据读入；②判断测点数据类型；③成图数据计算；④边界文件数据提取；⑤数据保存及输出五个步骤。

1.2 计算公式理论

地表探矿工程有涉及壁和底两种数据类型（图2），其成图位置及计算方法不同，辅助软件设计了两个模块对其进行数据处理［8］，通过对图2 测点的坐标推导，求得了理论计算公式（公式1、公式2）：

图1 辅助软件数据处理流程图Fig.1 Data processing flow chart of auxiliary software

图2 槽探工程放射性测量点坐标图Fig.2 Station layout of radioactive survey in trenching engineering

壁：

式中：X 为平面坐标X 轴距离；Y 为平面坐标Y 轴距离；Z 为测量值；n 为测量点对应的导线号，命名为第n 导；Li为第i 号导线长度；Jn为测量点对应的第n 号导线基线位置；Kn为测量点与第n 号导线基线位置的铅垂距离，且基线上侧为正，基线下侧为负；i 为第i 号导线坡度角，且仰视角为正，俯视角为负。

底：

图3 辅助软件主界面示意图Fig.3 Main interface of auxiliary software

式中：X 为平面坐标X 轴距离；Y 为平面坐标Y 轴距离；Z 为测量值；n 为测量点对应的导线号，命名为第n 导；Li为第i 号导线长度；Jn为测量点对应的第n 号导线基线位置；Kn为测量点与第n 号导线基线位置的水平距离，且基线左侧为正，基线右侧为负；i 为第i号导线坡度角，且仰视角为正，俯视角为负。

1.3 软件功能概貌

经程序封装，形成的辅助软件操作界面如图3 所示，经数据处理后形成如图4 所示的数据文件，主要包含壁的成图数据与边界文件数据，底的成图数据与边界文件。

2 应用实践

2.1 地表探矿工程放射性测量方法

在设置好基点及基线的地表工程基础上，按照规范要求根据布设的测网逐点进行放射性测量［1］。出现以下情况时应加密测量：

1）当工程矿化情况复杂时，易出现壁与底的矿化信息不匹配现象。为解决此问题，测量过程采用交接面加密测点的控制方法，即测量不满足网度间距时，应增加边界测点，且应满足壁最底下的测点与底最左边测点为同一测点，测量记录时两者测量值应相同，此方法图示见图5。

图4 数据成果文件示意图Fig.4 Schematic interface of outcome data document

图5 壁底交接线测点测量示意图Fig.5 Schematic diagram of measurement station of wall-floor conjunction line

2）当工程边界不规则时，将出现SURFER 软件网格化图件与实际探矿工程边框不符的现象。因利用SURFER 软件进行数据网格化输出图形为一规则矩形，若输出图件范围大于实测范围，需要对其边界文件数据进行“白化” 裁边处理［9］。针对此问题，作者开发的辅助软件设计了边界文件数据提取的功能模块，其功能主要是针对成图数据进行位置坐标Y 值大小的判断，提取文件中同一基线坐标位置对应的Y 值最大和最小的坐标数据，最终形成一个有次序的封闭边框数据。但其前提需要较密集的边框测点数据，因此，边界不规则的工程应对边框加密测量。

2.2 测量数据记录格式

经对不同地表探矿工程的放射性数据进行记录试验，为使数据较为有序、规范，同时便于软件对数据的读入、计算，设计出如下记录表（表1）。试验证明，此表读取、核查数据简单、方便，可作为地表放射性编录数据的原始资料，统一测量数据的记录格式。

2.3 自动化成图实现步骤

1）按数据记录格式录入Excel 文件中，其中壁类型数据录入sheet1 中，底类型数据录入sheet2 中；

2）利用辅助软件进行数据处理：选择数据类型，再进行数据处理，最后保存数据；

3）利用Surfer 软件进行网格化数据处理，形成等值线图，输出DXF 图形文件；

4）利用Mapgis 软件读取DXF 图形文件，把边框文件、图名、图例等注释文件添加合并，即可输出电子化图件；

5）选用合适大小的硫酸纸打印图件。

3 成果图件对比验证

图6、图8 为传统探槽、坑道放射性测量手工素描成果图件，图7、图9 为自动化成果图件（由于图件范围较大，局部细节无法清晰展示），通过对比可知，两者均展示了该工程的矿化成果信息，测点的标注位置、矿化信息均相同。经大量地表探矿工程验证，此放射性数据自动化成图方法可行，经辅助软件数据处理的数据准确，利用Surfer 软件网格化处理获得等值线成果图件，进而匹配Mapgis软件输出成果图件，并能准确标注矿化信息，实现了软件预期成果功能。

其优势主要有以下几点：1）自动化成图方法工作效率更高，不需要手工标示测点、测量值及着色等耗时步骤，尤其是针对工作量大、矿化复杂的工程可节约多倍时间；2）自动化成图方法可直接生成Mapgis 成果图件，无需再通过Mapgis 软件进行扫描图件的矢量化；3）自动化成果图件里的测点位置精度、标注的清晰度普遍高于手工素描成果图；4）自动化成果图件的等值线图为Surfer 软件通过标准插值方法网格化处理，其等值线绘制一般比手工描绘的更准确；5）自动化成果图件可批量化成图，图例、比例尺、标尺等信息可重复利用；6）自动化成果图件可同时保存纸质和电子化图件。

表1 地表探矿工程放射性编录记录表范例Table 1 Example of radioactive recording table of surface prospecting engineering

图6 槽探工程放射性编录手工素描图Fig.6 A manual sketch of radioactive logging in trenching engineering

图7 槽探工程放射性编录自动化成果图Fig.7 Automatic edit outcome chart of radioactive logging in trenching engineering

4 结语

图8 坑道工程放射性编录手工素描图Fig.8 A manual sketch of radioactive logging in tunnel engineering

图9 坑道工程放射性编录自动化成果图Fig.9 Automatic mapping results of radioactive logging in tunnel engineering

通过对放射性测量自动化成图的研究，形成了标准的电子化成果图件，实现了铀矿勘查中地表探矿工程成果的信息化管理。此方法在地表探矿工程放射性编录资料质量及成果图件上取得了较好的应用效果：1）在地表探矿工程放射性测量数据测量、整理工作中，形成了规范、有序的数据记录格式；2）开发的辅助软件能直接对记录的测量数据进行数据处理，简化了数据录入工作量；3）取代了手工绘图及Mapgis 软件图件矢量化的步骤，实现了测点位置及矿化信息的标示；4）匹配Mapgis 绘制的地质编录图，实现了地表探矿工程成果的信息化。为地表探矿工程放射性编录工作带来极大的便利，进一步提升了成果图件的标准化、信息化，提高了物探编录的工作效率。